智能化開采與安全管理體系構建策略

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了一篇智能化開采與安全管理體系構建策略范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

0引言

我國資源現狀長期以來是缺氣少油多煤，所以依據資源比例，煤炭行業一直處于能源結構中的主體地位。煤炭在一次能源消費中占比重較大，隨著社會經濟的不斷發展，煤炭資源的需求及消耗也隨之增大。面對“碳達峰”“碳中和”目標，煤炭行業的開采形式和建設模式也要有所轉變，應隨著科技進步和生產力發展，煤炭行業逐步朝著智能化建設的方向闊步前進，在煤礦設備、井下采煤工藝、方式方法、技術管理、管控模式等多方面進行智能化的改造建設，逐漸由煤礦傳統的機械化開采過渡到全自動化、大數據控制化的智能化開采建設中，同時與之配套建立相應的安全管理體系也應運而生[1]。

1煤礦智能化概述

井下智能化開采是煤礦進行智能化建設的新發展格局，是提升煤礦整體效益和安全水平的新路徑新辦法、新方式。煤礦井下智能化開采建設的實現，是安全生產的根本要求，也是煤礦最大限度保障職工生命安全的基本戰略目標與要求。當前，煤礦井下智能化建設以西北部為首，逐步向中東部延伸，基本實現了初級階段的煤礦井下智能化的建設任務目標。其中，煤礦井下采煤區域、大型的井下運輸巷道以及部分供電設備均不同程度地實現智能化的投入與改造。但是，通風、災害管理智能化建設相對滯后些，國內煤礦智能化建設是以井下條件相對而言復雜性較小且煤礦安全生產效益較高的西北地區煤礦為首，大力進行井下智能化開采的建設。

2煤礦智能化開采技術發展歷程

傳統煤礦開采以人工操作方式為主，其管理也屬于粗放式管理。經過很長一段時間的努力和探索，基于我國能源分布的實際現狀，國內煤礦井下開采逐步邁向人工與自動化相結合、半自動化到全部自動化的大跨越大發展。近幾年來，隨著科技的進步和社會經濟的發展，我國煤礦的智能化水平逐漸提升，煤礦的管理方式也有了較大的改觀和提升，從粗放式管理到體系化的建設，再到逐步分級管理控理念的深入和體制引入，煤礦井下智能化開采逐步實現，同時與之配套的煤礦安全管理也逐步提升，從簡單粗放到制度專業，再到精細化，集約化，管理模式由初級逐漸向中高級管控邁進[2]。

3煤礦井下智能化開采技術表征及技術分析

隨著智能化技術的不斷突破，煤礦井下設備設施也實現更新換代。自動化程度較高的設備以及井下機器人探測設備不斷在煤礦井下應用推廣，煤礦井下少人開采的力度大幅提升，四化建設和減人增效隨著煤礦智能化建設的步伐不斷提高，煤礦智能化也隨之進入中高級階段。

3.1精準定位系統技術隨著5G無線通信網絡的不斷完善，UWB精確定位技術也在不斷演進。5G無線通信網絡建設進度和UWB精確定位在煤礦和非煤領域得到應用，5G+UWB精確定位為礦業井下作業帶來了新的改變，井下人員精確定位系統相比于傳統的RFID，藍牙、WIFI等定位技術，最大的特點就是可以在室內環境中實現亞米級10~30cm高精度的實時定位，可以對全礦井進行覆蓋，同時對煤礦井下的所有人員進行實時的精準定位，人員所在位置的精確在線跟蹤，為礦山生產管理提供科學的數據支持[3]。煤礦井下精準定位系統如圖1所示。

3.2井下環境檢測技術煤礦井下智能化開采技術包括對井下環境的監測技術。由于井下環境對井下設備的正常運行及開采均具有一定的影響作用，甚至于對井下作業人員的生命健康都存在一定程度的影響因素，因此井下環境監測技術應作為井下智能化開采的一部分進行研究應用。對煤礦井下的環境監測技術，一般采用在井下工作面及各個硐室安裝傳感器及視頻監控設備等方式，對井下現場的地質參數、空氣的干濕度及瓦斯含量參數進行監控檢測；再通過UWB技術把井下檢測到的數據參數及視頻圖像通過服務器和相關設備實現實時傳回地面的控制中心，一般由地面調度中心進行管理和對數據參數的分析；同時，對井下開采環境可能存在的隱患和危險進行預估和判斷，及時有效地通知井下現場作業人員或啟動井下智能應急設備，緊急采取有效的安全管理措施，提高煤礦井下開采的有效性、安全性和智能化水平。在煤礦井下環境檢測過程中，應注重煤礦井下環境檢測技術不同功能之間的相互聯系和相互承接，保證煤礦井下開采現場不同環境的監測結果能夠交叉使用互相配合[4]。

3.3視頻監控技術視頻監控系統在煤礦生產中起到了十分重要的作用。在煤礦智能化開采過程中，通過視頻監控系統對采煤工作面、掘進頭、抽采鉆場等特殊作業人員全過程實時監視，規范職工的施工行為，督促規范作業。利用有云臺控制功能的攝像儀移動偵測、動態分析、區域入侵偵測等功能，實現對無人值守硐室的監控定位和識別跟蹤服務，同時運用智能化系統的大數據精準測算分析和判斷出井下所有人和物的實時動態和軌跡，精準預知預控不安全因素和行為的發生。例如：以煤礦井下攝像儀的實時視頻圖像數據為基礎，利用高清攝像儀，通過服務器和軟件,可識別計算出皮帶上的煤量，對皮帶的運量進行統計，根據煤量大小、設備開停等制定智能調速策略，通過智能化裝備進行指令的觸發，通過控制主機的運行達到井下開采設備的自動啟停、運行速度調整，從而實現精準的自我保護控制，節約能耗的同時，對設備長時間運行損耗也有一定的控制優化給作用。例如：對于皮帶的視頻監測可通過系統對皮帶的工作時長、皮帶運載煤塊矸石的具體情況、錨桿支護的作用情況以及井下水煤等的精準監測識別，通過抓拍照片、自動錄像、彈屏報警，輸出報警信號，避免和減少因異物造成的設備損壞、堆煤等事故，實現智能安全管理。

4煤礦井下智能化安全保障體系構思

國內資源現狀決定了煤炭在國內，仍會保持很長一段時間的主要能源地位。因此，采用井下智能化的開采技術手段，避免和減少因煤炭井下開采帶來的安全事故和負面影響，是確保我國能源安全和國民經濟不斷發展的基本保障。根據中高級智能化技術下的煤礦智能開采技術，提出煤炭開采“1+1”安全管控新模式，具體流程圖如圖2所示，現場效果示意圖如圖3所示。當以中高階段的井下智能化開采為基礎的“1+1”管控模式推廣深入后，加之科技的不斷發展進步，更為高級的煤礦井下開采管理會隨之出現，井下安全管理控體系也會隨之朝著更加集約化的方向推進。本方案提出的“1+1”智能開采模式基于井下智能化開采模式，以整個礦區為采煤管控的主體，打造并建立以井下開采為核心的安全系統管理控制。在實現技術層面，以透明地質保障技術為基礎，以煤礦大數據共享平臺為載體，以煤礦重大風險評估預警技術為核心的關鍵技術體系，達到安全管控要素的“數據集約化”“要素可視化”“風險評估智能化”“大數據平臺化”，再基于“1+1”安全管控體系開發出面向煤礦智能化安全保障的煤礦智慧安全管控平臺系統，最終可以實現移動可持式終端展示功能，煤礦智能化安全保障體系可為煤礦井下智能化開采保駕護航。如圖4所示為煤礦智能化安全保障體系。依托煤礦井下開采智能化的建設和相關人才的培養，實現智能化條件下井下隱患和不安全因素的自動監測、查找和排除，再經過與井下智能化設備的自動化智能化聯動，確保煤礦的正常生產、重大災害預警和管理流程科學化，其核心在于準確的地質調查感知、全面的數據平臺、實時的風險評估和智能的災害處置。從煤礦智能安全保障系統技術框架中可以看出，煤礦風險的智能化評估與預警是這一體系的核心[5]。圍繞煤礦井下的安全管理現狀與要求，從煤礦全維度信息感知，再到設備系統的自動聯動，形成數字化、一站式、全方位、智能化的煤礦井下安全風險的識別、預警和閉環處理。但需要提及的是，煤礦智能化安全管控體系的建設在井下復雜地質的預知預測上需進一步加強、完善并提升智能化技術，同時輔以煤礦井下開采智能化的大數據共享平臺，真正實現煤礦井下智能化開采的安全管理和創新模式，提升煤礦重大風險評估預警。

5結語

煤礦井下智能化開采是目前我國煤炭開采的必然趨勢和必要手段，隨著智能化建設力度的不斷加深，煤礦開采工作運用合理的智能化開采的同時，必然要配套修改完善構建相關安全管理體系，使智能化開采工作在安全管理體系的保障下，有效地實現煤礦井下智能化開采，安全高效地實施煤礦井下智能化開采的升級改造，以推動煤礦高質量發展及國內煤炭產業智能化開采發展。

參考文獻

[1]王坦果.煤礦井下采煤機智能綜采控制系統的討論[J].能源與節能,2022(4):11-12.

[2]劉曾輝.關于煤礦井下采煤機智能綜采控制系統的探討[J].冶金管理,2022(17):33-35.

[3]王國法,任懷偉,趙國瑞,等.煤礦智能化十大“痛點”解析及對策[J].工礦自動化,2021(6):67-68.

[4]王國亮.煤礦自動化智能化開采體系研究[J].中國石油和化工標準與質量,2021(9):111-113.[5]曹哲哲.綜采工作面智能化開采技術研究[J].陜西煤炭,2021(2):53-55.

作者:牛廣印 苗超 單位:山東信力工礦安全檢測有限公司